LES ESSAIS EN LABARATOIRE ESSAIS DIDENTIFICATION DES SOLS ET DES MATERIAUX ROCHEUX

Essais didentification des sols et des matriaux rocheux considrs dans la classification N.F.P. 11300 et le G.T.R. 92

H. NIANDOU

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Pour valuer les possibilits dutilisation dun sol ou dun matriau rocheux en remblai ou en couche de forme, il faut dabord lidentifier et le classer partir de paramtres reconnus comme tant significatifs des problmes poss par son emploi dans ces ouvrages. Cest dans cet objectif qu t tabli la classification normalise : NF P 11-300, sur laquelle repose le guide technique Ralisation des remblais et des couches de formes publi en 1992 (Fascicule I et II), en abrg le GTR 92. Ds lors que la classe du matriau considr est connue, on peut trouver dans les tableaux du GTR les conditions dutilisation en remblai ou en couche de forme cette classe. Couverture du GTR : Norme franaise Excution des terrassements Classification des matriaux utilisables dans la construction des remblais et des couches de forme dinfrastructures routires. Ttes de chapitres du GTR : Chapitre 1 : Classification des matriaux utiliss pour la construction des remblais et des couches de forme. Chapitre 2 : Conditions dutilisation des matriaux en remblai. Chapitre 3 : Conditions dutilisation des matriaux en couche de forme. Nota : La classification NF P 11-300 est une classification originale conue spcifiquement dans lobjectif de rgir mthodiquement les problmes de lemploi des sols et des matriaux rocheux dans les remblais routiers et les couches de forme. NF P 11-300 Septembre 1992

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La classification des sols et des matriaux rocheux dfinie dans ces documents repose sur trois catgories de caractristiques : CARACTERISTIQUE : De NATURE DETAT De COMPORTEMENT. Tout dabord les CARACTERISTIQUES dites de NATURE : Elles peuvent tre considres comme ntant pas modifies par les sollicitations que subit le matriau au cours de sa mise en uvre ou du fait du nouvel environnement hydrique quil va connatre dans louvrage. La connaissance de ces caractristiques est indispensable. Mais gnralement insuffisante pour prvoir compltement le comportement dun matriau dans un remblai ou une couche de forme. Les caractristiques de nature considres dans la classification NF P 11300 sont : La nature ptrographique dun matriau rocheux. La granularit dune grave alluvionnaire. Largilosit dun sol fin. Nota : Pour identifier et classer un sol ou un matriau rocheux dans la classification NF P 11-300 il faut dans tous les cas connatre sa nature. Sil est sensible leau il faut en plus dterminer son tat hydrique. Enfin pour certains matriaux rocheux ou granulaires il faut encore dfinir leur comportement. La seconde catgorie est celle des CARACTERISTIQUES dites dTAT . Elles concernent des caractristiques qui linverse des prcdentes, varient en fonction des sollicitations mcaniques et hydriques supportes par le matriau ; ces variations induises alors des modifications sensibles de son comportement. La caractristique dtat la plus souvent concerne est ltat hydrique des sols sensibles leau. Une seconde caractristique dtat que lon doit galement considrer est ltat de compacit en place du matriau avant son extraction. Elle savre pertinente pour expliquer le comportement de certains matriaux rocheux, tels que les craies ou les calcaires tendres. La troisime catgorie enfin, rassemble les CARACTERISTIQUES dites de COMPORTEMENT . On y a recours pour certains matriaux lorsque la connaissance de leurs caractristiques de nature et dtat nest pas encore suffisante pour prvoir leur comportement la mise en uvre et dans louvrage en service. Cest le cas pour apprhender le caractre volutif des matriaux rocheux que lon envisage dutiliser en remblai. Cest aussi le cas pour valuer la tenue sous trafic lourd des matriaux rocheux granulaires utiliss sans traitement dans les couches de forme.

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La dtermination de lensemble de ces caractristiques est ralise partir des diffrents essais didentification gotechnique qui vont tre brivement dcrits prsent. LES ESSAIS DIDENTIFICATION DE LA NATURE DES SOLS La nature dun sol est caractrise la fois par sa granularit et son argilosit. GRANULARITE

NATURE DU SOL

ARGILOSITE Lessai permettant didentifier la granularit dun sol est lanalyse granulomtrique.

ANALYSE GRANULOMETRIQUE Pour identifier son argilosit on a recours soit lIndice de Plasticit lorsque le sol est moyennement trs argileux, soit la valeur au bleu de mthylne sil est peu ou pas argileux.

INDICE DE PLASTICITE

ESSAI AU BLEU DE METHYLENE

LANALYSE GRANULOMETRIQUE Lanalyse granulomtrique consiste dterminer les proportions pondrales des diffrentes fractions granulaires constituant un matriau. Elle se pratique par tamisage sur une colonne de tamis dont les dimensions des mailles vont de 80 microns 50, voire 100 millimtres. Lorsque le matriau contient des particules infrieures 80 microns, il est tamis sous un courant deau. La fraction infrieure 80 microns galement appele fraction fine est recueillie pour en dterminer sa proportion pondrale.

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On peut ventuellement en effectuer lanalyse granulomtrique par une mthode sdimentomtrique, mais les rsultats de cette analyse ne sont pas exigs pour classer un matriau dans la classification NF P 11300. Les refus aux diffrents tamis sont schs puis pess et on calcule leurs proportions pondrales cumules. On peut alors procder ltablissement et au trac de la courbe granulomtrique. Cette courbe est reprsente dans un repre semi-logarithmique. Les diffrents pourcentages sont ports sur lchelle linaire des ordonnes et les dimensions des grains sur lchelle logarithmique des abscisses.

Un point particulier de cette courbe, par exemple celui situ sur lhorizontale 50% auquel correspond le diamtre de 12mm, exprime que 50% du matriau est constitu de grains dont le diamtre est infrieur cette dimension. Il est appel diamtre moyen ou D50 du sol. De la mme faon le D10 du sol est la dimension de la maille du tamis laissant passer 10% de la masse de lchantillon soit ici 200 microns.

50%

10%

D10=200m

D50=12mm

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Lexamen de la courbe granulomtrique dun sol renseigne dj beaucoup sur son comportement. Ainsi ce premier exemple de courbe dite courbe granulomtrique tale ou bien gradue caractrise un sol comportant une trs faible fraction fine, de lordre de 4%, et une fraction granulaire comportant de manire bien rparties toutes les dimensions comprises entre 0 et 50mm. Un tel sol une fois compact prsentera une densit sche leve ainsi quune grande rsistance au cisaillement qui lui permettra de supporter des trafics lourds mme sous la pluie. Ces matriaux sont traditionnellement considrs comme les meilleurs pour la construction des remblais et des couches de forme. Nota : La courbe granulomtrique est un lment puissant dvaluation du comportement dun sol pour qui sait linterprter. Si on considre le sol dont la courbe granulomtrique apparat prsent et qui ne diffre du prcdent que par limportance de sa fraction infrieur 80 microns qui passe de 4 8%, on pourrait penser que ces deux sols ont des comportements similaires. En ralit il nen est rien car sil est acquis que ce second sol prsentera galement une fois compact une densit sche leve, voire suprieure au premier, en revanche son aptitude supporter une circulation pourra varier dexceptionnelle quasi nulle suivant limportance, lhumidit et largilosit de la fraction fine quil contient.

8%

80m

Ce premier exemple montre donc toute limportance dune connaissance prcise de la proportion dlments fins contenus dans le matriau. Un second exemple de linterprtation permise par lanalyse granulomtrique est donn par cette courbe dite homomtrique ou uniforme : On constate linverse des deux courbes prcdentes que 80% de la masse du sol est forme de grains dont les dimensions varient seulement de 0,1 0,3mm. Ce sol est trs facile compacter sa densit maximum mais celle-ci restera toujours faible car obtenue pour un indice des vides lev. Il est difficile circuler et dautant plus que son D50 est faible et que les grains sont peu anguleux.

D90

80%D10 0,1mm 0,3mmSi lon envisage de le traiter avec un liant pour amliorer ses caractristiques mcaniques, des dosages importants ou lincorporation dun correcteur granulaire seront prvoir pour atteindre des performances significatives.

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Le troisime exemple enfin est celui dune courbe dite discontinue . Elle caractrise un matriau dans lequel il manque une fraction granulaire intermdiaire. Sur lexemple prsent le sol est essentiellement constitu de 55% dlments fins voire trs fins et de 30% 50% dlments grossiers qui nagent, si lon peut dire, dans la fraction fine.

55% D